Fixed-bed Adsorption of Acid Dye using Granular Activated Alumina Prepared from Aluminum Scrapการดูดซับสีย้อมแอซิดในคอลัมน์เบดนิ่งด้วยเม็ดอลูมินากัมมันต์ที่เตรียมจากเศษอลูมิเนียม

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับสีย้อมเหลืองแอซิด 36 ในสารละลายด้วยเม็ดอลูมินากัมมันต์ที่เตรียมจากเศษอลูมิเนียมในคอลัมน์เบดนิ่ง โดยศึกษาปัจจัยความสูงของเบด 2-4 cm อัตราการไหลของสารละลายสีย้อม 10-20 mL/min และความเข้มข้นเริ่มต้น 40-60 mg/L ที่มีผลต่อลักษณะการเบรคทรูของการดูดซับในคอลัมน์เบดนิ่ง พบว่าการดูดซับสีย้อมเหลืองแอซิด 36 ที่มีความเข้มข้นของสารละลาย 50 mg/L ในคอลัมน์เบดนิ่งที่มีความสูงของเบดอลูมินากัมมันต์ 4 cm อัตราการไหล 15 mL/min  สามารถดูดซับสีย้อมเหลืองแอซิด 36 ได้สูงสุด 157.35 mg/g แสดงให้เห็นว่าเม็ดอลูมินากัมมันต์เป็นสารดูดซับที่มีประสิทธิภาพต่อการกำจัดสีย้อมเหลืองแอซิด 36 ในคอลัมน์เบดนิ่ง ทั้งนี้อัตราการไหลมีผลต่อประสิทธิภาพการดูดซับและเวลาอิ่มตัวของสารดูดซับซึ่งขึ้นกับความสูงของเบดและความเข้มข้นของสีย้อม เมื่อวิเคราะห์ข้อมูลการทดลองโดยศึกษากราฟเบรคทรูเทียบกับแบบจำลองจลนศาสตร์ของ Thomas, Yoon-Nelson และ Adams-Bohart พบว่าพฤติกรรมของกราฟเบรคทรูมีความสอดคล้องกับแบบจำลองของ Thomas และ Yoon-Nelson โดยมีค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ R² ³ 0.89 ที่สภาวะต่างๆ และสามารถทำนายความสามารถในการดูดซับเพื่อนำไปใช้ในการออกแบบกระบวนการบำบัดน้ำเสียจากสีย้อม

This research aimed to study the adsorption performance of acid yellow 36 (AY36) from an aqueous solution using granular activated alumina (GAA) prepared from aluminum scrap in a fixed-bed column. The effects of GAA bed height (2-4 cm), dye solution flow rate (10-20 mL/min), and initial dye concentration (40-60 mg/L) on the breakthrough characteristics of the fixed-bed adsorption were investigated. The maximum adsorption capacity of the column was found to be 157.35 mg of AY36 per gram of GAA adsorbent at a bed height of 4 cm, initial dye concentration of 50 mg/L, and flow rate of 15 mL/min. The results revealed that GAA can be used as an effective adsorbent for the removal of acid yellow 36 in the fixed-bed column. The flow rate affected the adsorption efficiency and adsorbent saturation time, which depended on bed height and dye concentration. Thomas, Yoon-Nelson, and Adams-Bohart kinetic models were applied to analyze the experimental data and calculate the characteristic parameters of the column dynamics. The behaviors of the breakthrough curves fitted well to the Thomas and Yoon-Nelson models with coefficients of correlation R² ³ 0.89 at different conditions. These models can predict the adsorption capacity in a fixed-bed column to be used in the design of dye wastewater treatment processes.